Spring源码分析（二）（IoC容器的实现）（1）

古城微笑少年丶 2022-04-15 01:12 270阅读 0赞

Ioc（Inversion of Control）——“控制反转”，不是什么技术，而是一种设计思想。在Java开发中，Ioc意味着将你设计好的对象交给容器控制，而不是传统的在你的对象内部直接控制。理解好Ioc的关键是要明确“谁控制谁，控制什么，为何是反转（有反转就应该有正转了），哪些方面反转了”，那我们来深入分析一下：

●***谁控制谁，控制什么*：**传统Java SE程序设计，我们直接在对象内部通过new进行创建对象，是程序主动去创建依赖对象；而IoC是有专门一个容器来创建这些对象，即由Ioc容器来控制对象的创建；谁控制谁？当然**是IoC 容器控制了对象**；控制什么？那就是主要**控制了外部资源获取**（不只是对象包括比如文件等）。

●***为何是反转，哪些方面反转了*：**有反转就有正转，传统应用程序是由我们自己在对象中主动控制去直接获取依赖对象，也就是正转；而反转则是由容器来帮忙创建及注入依赖对象；为何是反转？因为**由容器帮我们查找及注入依赖对象，对象只是被动的接受依赖对象**，所以是反转；哪些方面反转了？依**赖对象的获取被反转**了。

用图例说明一下，传统程序设计如图2-1，都是主动去创建相关对象然后再组合起来：

![a02c1e3154ef4be3f15fb91275a26494_1.JPG][]

图2-1 传统应用程序示意图

当有了IoC/DI的容器后，在客户端类中不再主动去创建这些对象了，如图2-2所示:

![6fdf1048726cc2edcac4fca685f050ac_2.JPG][]

图2-2有IoC/DI容器后程序结构示意图

**IoC能做什么：**IoC不是一种技术，只是一种思想，一个重要的面向对象编程的法则，它能指导我们如何设计出松耦合、更优良的程序。传统应用程序都是由我们在类内部主动创建依赖对象，从而导致类与类之间高耦合，难于测试；有了IoC容器后，把创建和查找依赖对象的控制权交给了容器，由容器进行注入组合对象，所以对象与对象之间是松散耦合，这样也方便测试，利于功能复用，更重要的是使得程序的整个体系结构变得非常灵活。IoC很好的体现了面向对象设计法则之一—— 好莱坞法则：“别找我们，我们找你”；即由IoC容器帮对象找相应的依赖对象并注入，而不是由对象主动去找。

**IoC和DI：**DI—Dependency Injection，即“依赖注入”：是组件之间依赖关系由容器在运行期决定，形象的说，即由容器动态的将某个依赖关系注入到组件之中。依赖注入的目的并非为软件系统带来更多功能，而是为了提升组件重用的频率，并为系统搭建一个灵活、可扩展的平台。通过依赖注入机制，我们只需要通过简单的配置，而无需任何代码就可指定目标需要的资源，完成自身的业务逻辑，而不需要关心具体的资源来自何处，由谁实现。

理解DI的关键是：“**谁依赖谁，为什么需要依赖，谁注入谁，注入了什么**”，那我们来深入分析一下：

●**谁依赖于谁：**当然是应用程序依赖于IoC容器；

●**为什么需要依赖：**应用程序需要IoC容器来提供对象需要的外部资源；

●**谁注入谁：**很明显是IoC容器注入应用程序某个对象，应用程序依赖的对象；

**●注入了什么：**就是注入某个对象所需要的外部资源（包括对象、资源、常量数据）。

IoC和DI由什么关系呢？其实它们是同一个概念的不同角度描述，由于控制反转概念比较含糊（可能只是理解为容器控制对象这一个层面，很难让人想到谁来维护对象关系），所以2004年大师级人物Martin Fowler又给出了一个新的名字：“依赖注入”，相对IoC 而言，**“****依赖注入”****明确描述了“被注入对象依赖IoC****容器配置依赖对象”。**

**原文：**[http://sishuok.com/forum/blogPost/list/2427.html][http_sishuok.com_forum_blogPost_list_2427.html]

**更多请参考：**[https://www.martinfowler.com/articles/injection.html][https_www.martinfowler.com_articles_injection.html]

OK下面进入正题

## IoC容器系列的设计与实现：BeanFactory和ApplicationContext ##

在 Spring IoC容器的设计中 ，有两个主要的容器系列 ，一个是实现BeanFactory接口的简单容器系列，这系列容器只实现了容器的最基本功能 ，另一个是ApplicalionContext应用上下文，它作为容器的高级形态而存在，在简单容器的基础上，增加了许多面向框架的特性，同时对应用环境作了许多适配。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NTk4MDEx_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

1.从接口BeanFactory到HierarchicalBeanFactory，再到ConfigurableBeanFactory，是一条主要的BeanFactory设计路径。

在这条接口设计路径中，BeanFactory接口定义了基本的IOC容器规范。在这个接口定义中，BeanFactory包括了getBean（）这样的IoC容器的基本方法（通过这个方法可以从容器中获取Bean）。而HierarchicalBeanFactory接口在继承了BeanFactory的基本接口之后，增加了getParentBeanFactory()的接口功能，使得BeanFactory具备了双亲IoC容器的管理功能。

下面的ConfigurableBeanFactory主要定义了对BeanFactory的配置功能，比如setParentBeanFactory()设置双亲IoC容器，通过addBeanPostProcessor()配置Bean的后置处理器等。通过这些接口设计的叠加，定义了BeanFactory最简单的IOC容器的基本功能。

2.第二条设计主线是：以ApplicationContext应用上下文接口为核心的接口设计。

这里涉及的主要设计接口有，从BeanFactory到ListableBeanFactory,再到ApplicationContext,再到常用的WebApplicationContext或者ConfigurableApplicationContext接口。我们常用的应用上下文基本都是ConfigurableApplicationContext或者WebApplicationContext的实现。

在这个接口体系中，ListableBeanFactory和HierarchicalBeanFactory两个接口，连接BeanFactory接口定义和ApplicationContext应用上下文接口定义。

在ListableBeanFactory接口中，细化了许多BeanFactory的接口功能，比如定义了setBeanDefinitionNames接口方法；

对于ApplicationContext接口，它通过继承了MessageSource、ResourceLoader、ApplicationEventPublisher接口，在BeanFactory简单Ioc容器的基础上添加了许多对高级容器的特性的支持。

3.图中涉及的是主要的接口关系，而具体的Ioc容器都是在这个接口体系下实现的，比如DefaultListableBeanFactory，这个基本Ioc容器的实现就是实现了ConfigurableBeanFactory，从而成为了一个简单Ioc容器的实现。像其他的Ioc容器，比如XMLBeanFactory，都是在DefaultListableBeanFactory的基础上做扩展。同样，ApplicationContext的实现也是如此。

4.这个接口系统是以BeanFactory和ApplicationContext为核心的，而BeanFactory又是Ioc容器的最基本的接口，在ApplicationContext的设计中，一方面，可以看到他继承了HierarchicalBeanFactory等BeanFactory的接口，具备了BeanFactory Ioc容器的基本功能，另外一方面，通过继承MessageSource、ResourceLoader、ApplicationEventPublisher这些接口，BeanFactory为ApplicationContext赋予了更高级的Ioc容器特性。对于ApplicationContext而言，为了在Web环境中使用它，还设计了WebApplicationContext接口，而这个接口通过继承ThemeSource接口来扩充功能。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NTk4MDEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

下面通过XmlBeanFactory源码看一下基本的IoC容器的实现：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NTk4MDEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

XmlBeanFactory继承自DefaultListableBeanFactory，DefaultListableBeanFactory这个类十分重要，是经常用到的一个IoC容器的实现，如在设计ApplicationContext时也用到了。DefaultListableBeanFactory包含了基本IoC容器所具有的重要功能。

在XmlBeanFactory中初始化了一个XmlBeanDefinitionReader对象，通过这个对象那些以XML方式定义的BeanDefinition就有了处理的地方。

public class XmlBeanFactory extends DefaultListableBeanFactory {
    
    	//XML Bean定义的Bean定义阅读器。将实际的XML文档读取委托给BeanDefinitionDocumentReader接口的实现。
    	private final XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(this);
    
    	public XmlBeanFactory(Resource resource) throws BeansException {
    		this(resource, null);//Resource是Spring用来封装I/O的操作类
    	}
    
    	public XmlBeanFactory(Resource resource, BeanFactory parentBeanFactory) throws BeansException {
    		super(parentBeanFactory);
    		this.reader.loadBeanDefinitions(resource);
    	}
    
    }

以编程的方式进行实现：

ClassPathResource res=new ClassPathResource("beans.xml");
    		DefaultListableBeanFactory factory=new DefaultListableBeanFactory();
    		XmlBeanDefinitionReader reader=new XmlBeanDefinitionReader(factory);
    		reader.loadBeanDefinitions(res);

这就是通过factory对象来使用DefaultListableBeanFactory这个IoC容器。其步骤：

1.  创建IoC配置文件的抽象资源，这个资源包含了BenaDefinition的定义信息。（BeanDefinition描述了bean实例，它具有属性值、构造函数参数值和具体实现提供的进一步信息。）
2.  创建BeanFactory，这里用DefaultListableBeanFactory。
3.  创建载入BeanDefinition的读取器，这里用XmlBeanDefinitionReader来载入XML文件形式的BeanDefinition，通过一个回调配置给BeanFactory。
4.  从定义好的资源位置读入配置信息，具体解析由XmlBeanDefinitionReader来完成。完成整个载入和注册后IoC容器就建立起来了，这时候可以直接使用IoC容器。

ok下面看一下ApplicationContext容器的设计原理，这里用FileSystemXmlApplicationContext来说明：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NTk4MDEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

在FileSystemXmlApplicationContext的设计中，我们看到ApplicationContext应用上下文的主要功能已经在FileSystemXmlApplicationContext的基类AbstractXmlApplication中实现了，在FileSystemXmlApplicationContext中，作为一个具体的应用上下文，只需要实现和它自身设计相关的两个功能。

**1.如果应用直接使用FileSystemXmlApplicationContext，对于实例化这个应用上下文的支持，同时启动IoC容器的refresh()过程**

public FileSystemXmlApplicationContext(String[] configLocations, boolean refresh, ApplicationContext parent)
    			throws BeansException {
    
    		super(parent);
    		setConfigLocations(configLocations);//设置此应用程序上下文的配置位置。如果没有设置，实现可能会在适当的时候使用默认值。
    		if (refresh) {
    			refresh();//AbstractApplicationContext的refresh
    		}
    	}

这个refresh()过程会牵涉IoC容器启动的一系列复杂操作，同时，对于不同的容器实现，这些操作都是类似的，因此在基类中将它们封装好。所以，我们在FileSystemXmlApplicationContext的设计中看到的只是一个简单的调用。

**2.与FileSystemXmlApplicationContext设计具体相关的功能，这部分与怎样从文件系统中加载XML的Bean定义资源有关，通过这个过程可以为在文件系统中读取以XML形式存在的BeanDefinition做准备，因为不同的应用上下文实现对应不同的读取BeanDefinition的方式。**

protected Resource getResourceByPath(String path) {
    		if (path != null && path.startsWith("/")) {
    			path = path.substring(1);
    		}
    		return new FileSystemResource(path);//获取资源的定位
    	}

通过调用这个方法可以得到FileSystemResource的资源定位。

参考《SPRING技术内幕》

[a02c1e3154ef4be3f15fb91275a26494_1.JPG]: /images/20220415/b5eeb96d61af4f4483172378d82a687e.png
[6fdf1048726cc2edcac4fca685f050ac_2.JPG]: /images/20220415/387f1b3f74a4414aaf327049d8cf7566.png
[http_sishuok.com_forum_blogPost_list_2427.html]: http://sishuok.com/forum/blogPost/list/2427.html
[https_www.martinfowler.com_articles_injection.html]: https://www.martinfowler.com/articles/injection.html
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